超细晶粒钢激光焊接接头的组织性能研究

研究经过度变形得到的超细晶粒钢Q235的激光焊接特性.结果表明超细晶粒钢在激光焊时会因形变晶粒发生再结晶而在接头中出现软化区,区域大小受焊接工艺参数的影响,高激光功率和高焊接速度可以产生很窄的再结晶区,从而使接头强度高于母材.拉伸试样断口形貌属延性断裂.     

车用超高强钢22MnB5及22MnB5-Q235光纤激光焊接接头组织及性能的研究

为了提高车用超高强钢激光焊接技术的发展,采用光纤激光器对1.9mm厚的22MnB5钢板进行激光对焊以及22MnB5与Q235钢板的激光拼焊。研究了激光焊接接头的微观组织、硬度以及拉伸性能的变化,分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。结果表明,22MnB5钢焊缝组织主要是板条马氏体,22MnB5热影响区可分为完全淬火区、不完全淬火区和回火区,而Q235热影响区不存在回火区。焊接接头硬度分布不均匀,在焊缝边缘硬度最高。热影响区很窄,硬度急剧下降,22MnB5热影响区存在严重的软化区,最低硬度仅为319.6HV,Q235热影响区不存在软化区。随着焊接速度的增加,焊缝组织变得细小,马氏体含量增多,当焊速达到5m/min时,22MnB5焊缝最高硬度达到544.2HV。在垂直于焊缝的负载下,焊接速度为3~5m/min时,22MnB5拉伸试样均断裂在热影响区,塑性较差,断后延伸率仅为2%左右,而母材的断后延伸率却达到了8.9%。     

超高强钢DP780盘片激光焊接接头组织与性能研究

采用4000W盘片式Yb:YAG固体激光器,利用激光深熔焊原理对1.2mm厚的超高强钢DP780进行激光对接焊研究.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了DP780激光焊接头的微观组织特点及激光焊参数对接头组织与力学性能的影响规律.结果表明,焊缝组织主要由板条马氏体及贝氏体构成,其大大提高了焊接接头熔合区的显微硬度.在焊接接头存在有软化区,其不会因速度增加而消失,但较高的焊接速度能减小软化区的宽度.焊接接头的抗拉强度要高于母材,熔合区显微硬度的升高是造成接头杯突值下降的主要原因.     

不等厚铝/钢激光焊接接头组织与性能研究

为了改善铝/钢连接性能,采用激光技术通过调整工艺参数获得了拉伸强度达到铝母材40%的不等厚铝/钢对焊接头,并对接头焊缝组织、界面化合物、力学性能展开了分析。结果表明,焊接速率为1.8 m/min、激光向钢侧偏置0.3 mm、离焦量为0 mm、激光功率为3.0 kW时,接头抗拉强度达到38 MPa;保持其它焊接参数不变,离焦量为-2 mm时,接头抗拉强度进一步提升至57.7 MPa,焊缝截面形状由酒杯状变为束腰状,熔合线更加整齐,附近裂纹、气孔缺陷明显减少;焊缝界面区域物相衍射与能谱分析表明,沿熔合线垂直方向生长的化合物为脆韧程度不尽相同的FeAl、FeAl₃、Fe₂Al₅和Fe₂CrAl、Fe₃Al;接头整体拉伸断裂模式为脆性断裂,断口表面部分位置连接强度较好,呈凹陷状,检测发现Fe₃Al。此研究结果在提升车身铝/钢连接处性能、车身减重以及节能减排方面具有重要现实意义。     

铝硅涂层钢摆动激光填丝焊接接头组织和性能

采用摆动激光填丝焊接Al-Si涂层22MnB5钢,研究摆动频率对焊接接头的组织和力学性能的影响。并与常规激光自熔焊接（LW）进行对比,讨论摆动激光填丝焊接（OLFW）工艺对δ-铁素体的抑制作用。结果表明,LW焊缝表面出现下凹,而OLFW工艺能够改善焊缝成形,并降低焊缝中α-铁素体的含量。当摆动频率为200 Hz时,α-铁素体的体积分数最低（11.51%）。高含量的α-铁素体造成LW接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别降低至392 HV、1440 MPa、1.92%。与LW相比,热冲压前摆动激光填丝焊接样品2(OLFW2)焊缝中Al的平均含量（质量分数）由2.16%降低至1.38%。热冲压后OLFW2接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别提高至471 HV、1561 MPa、3.1%,分别提高了20.2%、8.4%、61.5%。焊缝中α-铁素体的形成和不均匀分布是造成LW和OLFW2接头断裂在焊缝的主要原因。     

QP980高强钢小光斑激光焊接接头组织与性能研究

采用光斑直径为0.1 mm的激光束对2 mm厚QP980先进高强钢进行激光焊接。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、万能材料试验机和显微硬度计等工具,研究焊接速度对接头成形、组织演变及力学性能的影响,研究发现,随着焊接速度的减小,横截面形貌从“钉”形逐渐过渡为“沙漏”形,最后变为“直筒”形。焊缝熔化区马氏体形态粗大,热影响区主要由较为细小的马氏体构成,硬度均高于母材;回火区由于母材马氏体发生分解,使得该区域硬度比母材低,但随着速度的增加,马氏体分解程度逐渐降低。由于焊缝的硬化,焊接接头断后延展率降低,不同焊接速度下的拉伸断口形貌表明均为韧性断裂。     

E36与304异种金属光纤激光焊接接头的组织分析

对E36高强钢和304奥氏体不锈钢进行了激光对焊,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线仪(XRD)对焊接接头的金相组织进行了分析,并测试了接头处的显微硬度。结果表明,光纤激光焊对异种钢焊接的焊缝成形良好。在304侧的熔合区位置析出的d铁素体随着焊接速度的增加逐渐减少。靠近304不锈钢的焊缝区为平面晶,焊缝中心和靠近E36侧焊缝区为柱状晶。随着焊接速度的增加,304不锈钢侧柱状晶逐渐增多,在焊缝中心胞状晶数量逐渐增多,E36侧没有明显变化。焊缝主要由马氏体组织和少量碳化物组成,焊接速度对焊缝组织的影响不明显。焊缝区成分较均匀,两侧的熔合区存在成分梯度且受焊接速度影响较大。在E36侧热影响区生成了板条马氏体、铁素体和珠光体组织。最高硬度出现在焊缝区,随着焊接速度的增加,焊缝和E36侧的热影响区硬度增加。     

高氮钢复合焊接接头微观组织及力学性能

为了研究和掌握高氮钢复合焊接接头的微观组织和力学性能,以8mm厚的高氮钢板为试验材料,采用额定功率为4kW的Nd:YAG固体激光器对其进行了激光-电弧复合焊接,利用金相显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的微观组织和断口形貌进行拍照和分析,并利用能谱分析仪和X射线衍射仪,从微区成分元素的种类、含量及物相组成方面进一步分析母材、热影响区、焊缝区的微观组织。结果表明,焊缝区的组织为典型的树枝晶和少量的等轴晶形貌,母材、热影响区都是奥氏体组织,焊缝区除了奥氏体组织外还伴有少量的δ铁素体组织;焊缝中的第二相粒子主要是通过冶金反应产生,以TiO₂、尖晶石（MnAl₂O₄）以及硅酸盐等形式存在,对晶粒有明显的细化作用,可增加焊缝强度;拉伸断裂出现在焊缝区,断口组织形貌为典型的韧窝断裂,并在断裂处可发现有空洞和第二相粒子的形貌特征,说明焊缝缺陷可能导致力学性能薄弱。此研究为激光-电弧复合焊接在高氮钢焊接领域的应用奠定了一定基础。     

Q235/304异种钢激光焊接接头组织及力学性能研究

采用激光自熔焊接对Q235普通碳素钢和304奥氏体不锈钢进行异种钢焊接试验,研究不同焊接工艺参数对异种钢焊接接头的组织和力学性能的影响。试验结果表明,激光束能量密度高度集中,可以得到热影响区狭窄的高质量焊缝。根据直读光谱获取的元素含量,通过舍夫勒相图推测焊缝区域组织为马氏体组织,利用金相显微镜以及扫描电镜分析仪器验证焊缝主要由板条马氏体组织组成。显微硬度试验研究表明,焊缝区域硬度高于两侧母材。在热输入充足、焊接接头完全熔透的条件下,拉伸断裂发生在母材Q235钢一侧,说明焊接接头强度高于碳钢母材;焊接热输入不足时,会使得焊缝存在未熔合缺陷,甚至产生气孔,焊接接头拉伸断裂位置发生在焊缝中心。     

激光焊接不等厚异种钢接头组织与性能研究

针对汽车用钢的焊接问题,利用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验研究分析了不等厚异种钢激光拼焊板接头的组织及性能。结果表明,焊缝区为板条马氏体组织,板条之间有残留奥氏体组织存在。熔合区附近的组织结构比较复杂,主要由马氏体和贝氏体构成。而相变诱发塑性(TRIP)钢热影响区组织主要由贝氏体和铁素体组成,且晶粒比较细小,双相钢(DP)接头热影响区中存在显著的马氏体组织,但几乎不存在过热区组织。接头焊缝区的硬度达到母材的1.6倍以上,此外接头宏观断裂发生在薄板DP钢的母材区。     

车用双相钢激光焊接接头组织性能研究

为提高汽车车身用双相(DP)钢焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,利用脉冲Nd:YAG激光器,对DP600进行激光对接焊,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、材料拉伸试验机等分析测试手段,研究了焊接接头的显微组织和高应变速率下的拉伸性能。结果表明,在合适的脉冲激光焊接参数下,DP600钢板可获得成形均匀的激光深熔焊缝。焊接接头的焊缝区(WZ)主要为马氏体组织,硬度高于母材;热影响区(HAZ)较窄但存在马氏体回火软化现象。焊接接头力学性能对应变速率较为敏感,随应变速率的增加,屈服强度和抗拉强度增加,而塑性均小于母材。不同应变速率下DP600对接焊拉伸断口均为韧窝形貌,呈典型的韧性断裂特征。     

激光功率对高强Al-Mg-Si-Cu合金激光-CMT复合焊接接头组织性能的影响

采用激光-CMT复合焊接工艺（CMT,冷金属过渡）对2 mm厚400 MPa级Al-Mg-Si-Cu合金进行焊接,研究了激光功率对焊接接头宏观形貌及组织性能的影响。研究表明：激光功率达到3.6 kW时可获得全熔透焊接接头,随着激光功率的增加,熔宽不断增加而焊缝余高有所降低。熔宽增加和余高降低使得焊缝稀释率增加,焊缝中硅元素含量降低。随着激光功率的增加,焊缝中烧损的镁元素增加,镁元素含量亦有所降低。焊缝中镁和硅元素含量的降低导致固溶强化效果减弱。随着激光功率的增加,全熔透焊缝的硬度逐渐降低。密集气孔的存在进一步恶化了焊缝性能,导致拉伸过程中焊缝处的断裂。焊接接头抗拉强度亦呈不断降低的趋势,在激光功率为3.6 kW时,焊接接头的平均硬度和抗拉强度分别达到基材的65%(85 HV)和64%(271 MPa)。     

NULCB钢激光焊接接头组织、性能的研究

为了研究新一代超低碳贝氏体(NULCB)钢的焊接性,利用kW CO2激光对NULCB钢进行了焊接,并分析了焊接接头组织、性能的变化规律.试验结果表明,激光焊接接头显微硬度均高于母材,未出现明显的软化区;焊缝区和热影响区粗晶区组织均为贝氏体板条和M-A组元组成的粒状贝氏体;热输入由120J/mm～600J/mm范围内变化时,随着热输入的增大,M-A组元的平均宽度、总量、形状因子增大,M-A组元线密度减少;随热输入的增大,激光焊接焊缝区冲击吸收功先增大然后减小.合适的激光焊接条件下,激光焊接焊缝区具有良好的韧性,其低温冲击吸收功高于母材.     

光束偏移量对铜/钢激光焊接接头组织与性能的影响

目的：采用光纤激光器对304不锈钢和铜进行焊接,提高焊缝抗拉强度,并分析焊接机理。方法：激光束作用在焊缝的不同位置,并对不锈钢/铜焊接接头的抗拉强度进行测试,从而找到最佳的激光束作用位置,采用光学显微镜对焊缝微观结构进行观察,采用能谱分析仪(EDS)对焊缝处元素进行分析。结果：试验结果表明,当激光束作用的位置在靠近不锈钢侧0.15 mm时,焊缝抗拉强度达到最高的186 MPa。结论：不锈钢对激光束的吸收率大于铜,激光束靠近不锈钢侧,使得不锈钢先熔化,然后热传导将铜熔化形成熔池,且不锈钢渗透到铜侧,形成异种焊缝。     

高强铝合金的激光焊接头组织及力学性能

采用CO2激光器对高强铝合金2519-T87进行焊接,研究了其激光焊接头组织和力学性能特征,并与熔化极气体保护焊(MIG)焊接头的组织和力学性能进行了对比。实验结果表明,激光焊焊缝组织细小,晶界共晶相呈短棒状均匀分布,时效后焊缝中有大量细小θ′相均匀析出,且熔合线附近没有形成等轴晶区,而熔化极气体保护焊焊缝组织晶粒粗大,晶界共晶相呈长条网络状分布,时效后焊缝中的θ′相尺寸大,数量少,且分布不均匀,熔合线附近还存在一个较宽的等轴晶区。焊后时效激光焊接头抗拉强度可达到母材的74%,并且随着焊接速度的增加,接头抗拉强度随之增加,而熔化极气体保护焊焊接头抗拉强度仅仅只有母材的61%,且激光焊接头的热影响区(HAZ)中没有明显的软化区。     

激光焊接参数对微米晶粒钢焊接接头成形组织性能的影响

论述了与其它焊接方法相比,激光焊接微米晶粒钢的优越性. 实验分别在3 kW和6 kW两种不同的CO2激光器上进行.焊接材料为3 mm厚SS400微米晶粒钢.实验研究了不同激光能量输入情况下,焊接接头各区域的硬度、尺寸及组织转变特点.并对能量输入差别较大的不同焊接方法(激光、等离子弧、MAG)焊接微米晶粒钢的焊缝宏观形貌、晶粒度、硬度及冲击韧性进行了对比研究.结果表明:1)激光焊接超细晶粒钢焊缝和热影响区的尺寸比等离子弧和MAG焊接的要窄得多,焊缝晶粒度为后两者的十分之一左右,激光焊接是高质量焊接微米晶粒钢的首选焊接方法;2)激光焊接微米晶粒钢接头没有出现软化区,大能量输入的等离子弧及MAG焊接接头出现了软化区,冲击结果显示激光焊缝比等离子弧焊缝的冲击韧性高出50%以上.(OE14)     

低合金高强钢激光填丝焊接工艺稳定性及组织性能研究

试验采用激光填丝焊接方法对低合金高强钢进行焊接,利用高速摄像研究了激光功率、送丝速度和离焦量等工艺参数对焊接过程稳定性的影响,并以优化的工艺参数获得了良好的焊接接头。结果表明：减小激光功率或增加送丝速度都能降低气孔率;当离焦量为0 mm时,气孔率最低。焊接稳定性依赖于熔滴过渡模式,当熔滴过渡模式为液桥过渡时,激光填丝焊接稳定性得到改善。激光填丝焊接接头的丝材熔化区为奥氏体和马氏体双相组织,激光作用区为马氏体单相组织,激光区显微硬度高于丝材熔化区。